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O Que É Um Ciclo Metagênico? Quais as Suas Partes?

A alternância de gerações , também chamada metagênese ou heterogênese , em biologia, refere-se a alternância de uma fase sexual e uma fase assexuada no ciclo de vida de um organismo. As duas fases, ou gerações, costumam ser morfologicamente, e às vezes cromossômicas, distintas.

Todas as plantas passam por um ciclo de vida que as leva pelas gerações haploides e diploides. A estrutura diploide multicelular da planta é chamada de esporófito, que produz esporos através da divisão meiótica (assexual). A estrutura da planta haploide multicelular é chamada gametófito, que é formado a partir do esporo e dá origem aos gametas haploides.

A flutuação entre esses estágios diploides e haploides que ocorre nas plantas é chamada de alternância de gerações ou ciclo metagênico. A maneira pela qual a alternância de gerações ocorre nas plantas depende do tipo de planta. Nos briófitos (musgos e hepáticas), a geração dominante é haploide, de modo que o gametófito compreende o que consideramos a planta principal. O oposto é verdadeiro para traqueófitos (plantas vasculares).

Ciclo Metagênico
Ciclo Metagênico

Entre os animais, muitos invertebrados têm uma alternância de gerações sexuais e assexuais (por exemplo, protozoários , águas-vivas , vermes chatos ), mas a alternância de gerações haploides e diploides é desconhecida.

Ciclo Metagênico em Plantas Briófitas

As briófitas são plantas não vascularizadas que ainda dependem de um ambiente úmido para sobreviver. Como todas as plantas, o ciclo de vida dos briófitos passa pelos estágios haploide (gametófito) e diploide (esporófito). O gametófito compreende a planta principal (o musgo verde ou a erva), enquanto o esporófito diploide é muito menor e está ligado ao gametófito. O estágio haploide, no qual um gametófito haploide multicelular se desenvolve a partir de um esporo e produz gametas haploides, é o estágio dominante no ciclo de vida dos briófitos.

O gametófito maduro produz gametas masculino e feminino, que se juntam para formar um zigoto diploide. O zigoto se desenvolve no esporófito diploide, que se estende do gametófito e produz esporos haploides através da meiose. Quando os esporos germinam, eles produzem novas plantas de gametófitos e o ciclo continua.

Ciclo Metagênico em Plantas Traqueófitas

Os traqueófitos são plantas que contêm tecido vascular; duas das principais classes de traqueófitos são gimnospermas (coníferas) e angiospermas (plantas com flores). Os traqueófitos, diferentemente dos briófitos, desenvolveram sementes que encerram e protegem seus embriões. A fase dominante no ciclo de vida do traqueófito é o estágio diploide (esporófito). Os gametófitos são muito pequenos e não podem existir independentemente da planta-mãe. As estruturas reprodutivas dos esporófitos (cones nas gimnospermas e flores nas angiospermas) produzem dois tipos diferentes de esporos haploides: micrósporos (masculino) e megásporos (feminino). Esse fenômeno de esporos sexualmente diferenciados é chamado de heterosporia. Esses esporos dão origem a gametófitos igualmente diferenciados sexualmente, que por sua vez produzem gametas. A fertilização ocorre quando um gameta masculino e feminino se junta para formar um zigoto. O embrião resultante, envolto em um revestimento de sementes, acabará se tornando um novo esporófito.

Plantas Traqueófitas
Plantas Traqueófitas

Quais as Partes do Ciclo Metagênico

A forma mais simples de alternância de gerações é encontrada na samambaia, onde o gametófito e o esporófito são indivíduos claramente diferentes. Isso não é sempre o caso.  Em algas , fungos e plantas , a alternância de gerações é comum. Nem sempre é fácil observar,  uma vez que uma ou outra das gerações é muitas vezes muito pequena, até microscópica. A fase sexual, chamada geração de gametófitos , produz gametas , ou células sexuais, e a fase assexual, ou geração de esporófitos , produz esporos assexuadamente. Em termos de cromossomos , o gametófito é haploide (possui um único conjunto de cromossomos) e o esporófito é diploide (possui um conjunto duplo). Nos briófitos , como musgos e hepáticas, o gametófito é a fase da vida dominante, enquanto nas angiospermas e gimnospermas o esporófito é dominante. A fase haploide também é dominante entre os fungos. Embora algumas algas tenham estágios determinados do ciclo de vida, muitas espécies alternam entre as fases sexual e assexual em resposta às condições ambientais.

Exemplo de Ciclo Metagênico
Exemplo de Ciclo Metagênico

Para formar um esporófito , dois gametas haploides se reúnem para formar um zigoto diploide. Normalmente, os organismos haploides são definidos por ter um número “n” de cromossomos. Quando dois gametas da mesma espécie se juntam, cada um possui “n” cromossomos. Portanto, o zigoto diploide que se forma é considerado como tendo “2n” de material genético, ou exatamente o dobro. Não só existe o dobro de DNA, mas também representa códigos para as mesmas proteínas no mesmo organismo . O esporófito é um organismo multicelular formado a partir de múltiplas rodadas de mitose no zigoto. Assim, o indivíduo esporófito permanece um organismo “2n” .

Então, quando o esporófito atinge a maturidade, ocorre um ponto chave na alternância de gerações. O esporófito desenvolve órgãos, conhecidos como esporângios . Esses órgãos reprodutivos especializados são usados ​​para criar esporos haploides unicelulares. Essas células serão liberadas no ar ou na água e levadas embora. Quando atingirem um ambiente adequado, iniciarão o processo de desenvolvimento para o gametófito .

Isso representa a próxima geração na alternância de gerações, à medida que o esporo haploide é criado. O esporo é tecnicamente um organismo novo e possui apenas metade do DNA como organismo progenitor. Esse esporo passará por sucessivas rodadas de mitose para formar um novo indivíduo multicelular, o gametófito. Onde a geração de esporófitos cria esporos, a geração de gametófitos cria gametas. Os gametas são produzidos por órgãos especiais no gametófito, o gametangia . Esses gametas são então transmitidos para o meio ambiente ou transferidos entre plantas.

Ilustração do Ciclo Metagênico
Ilustração do Ciclo Metagênico

Quando encontram um gameta oposto , iniciam o processo de fusão para formar outro zigoto. Esse zigoto acabará se tornando um esporófito, e a alternância de gerações continuará girando. Devido a essas complexidades, e porque todas as plantas sofrem alguma versão de alternância de gerações, os cientistas preferem se referir a outros aspectos de seus ciclos reprodutivos para definir as espécies.

O Papel do Gênero no Ciclo Metagênico

Existem muitos fatores adicionais que podem complicar esse tema básico da alternância de gerações. A complicação mais notável é o gênero. Tanto os esporófitos quanto os gametófitos podem ter sexo. Além disso, o esporófito ou gametófito pode não ser totalmente independente da outra geração. Considere plantas com flores, por exemplo. Algumas flores têm gametófitos masculinos e femininos alojados dentro. Em outras espécies de flores, as flores masculinas e femininas são separadas, mas podem estar presentes na mesma planta . Ainda em outras flores, os esporófitos individuais apenas dão origem a um determinado gênero de flor.

Os termos monoico e dioico são usados ​​para descrever os gametófitos. Se ambos os sexos estão alojados no mesmo indivíduo, a espécie é monoica. Se eles são separados, a alternância de gerações é dioica. Isso se aplica apenas ao gametófito.

No esporófito, os termos usados ​​são monoicos e dioicos . Aqui, eles descrevem se o esporófito produzirá ambos os sexos ou se os gêneros são separados em diferentes esporófitos. É importante notar que muitas plantas são monoicas, mas dioicas. Isso significa que um único esporófito pode produzir flores masculinas e femininas. Muitas outras combinações dessas diferenças na alternância de gerações podem ser observadas em várias espécies de plantas e algas.

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